Подбор проб для определения прочности матерриалов

Методики испытания материалов. Идентификация единовременных кладок (и соответственно разграничение разновременных) – одна из важнейших задач натурного изучения памятника. Иногда при достаточных различиях в строительной технике разных строительных периодов эта задача может быть решена путем сопоставления цвета и фактуры использованного камня, размера и обработки блоков, размеров кирпича, способа перевязки кладки, обработки шва и т.п.

Однако исследователю часто приходится иметь дело с разновременными кладками, обладающими большим внешним сходством либо слабо выраженными и трудно поддающимися точному определению различиями, что создает опасность субъективной оценки. К тому же, некоторые визуальные признаки, например цвет камня или раствора, могут в значительной степени зависеть от влажности кладки и условий ее сохранения. В этих случаях приходился обращаться к серии лабораторных исследований для получения объективной картины. Особенно показательными обычно оказываются исследования образцов строительных растворов, поскольку их состав полнее всего отражает индивидуальные технологические особенности. Необходимо, однако, подвергать исследованию все материалы, в том числе кирпич и естественный камень, что может дать дополнительную, иногда очень важную информацию.

Комплексные исследования отобранных образцов каменных материалов обычно включают в себя изучение химического состава с определением процентного соотношения основных компонентов, гранулометрический анализ, выявляющий путем просеивания сквозь серию сит с разными ячейками распределение заполнителя раствора по фракциям, и петрографический анализ изучение под микроскопом шлифов раствора или других материалов. Количественные соотношения компонентов раствора определяются в основном химическими анализами, хотя возможны очень приближенные подсчеты и при микроскопическом изучении образцов. Однако количественный состав в целом мало показателен для целей идентификации строительных растворов, поскольку их дозировка и перемешивание производились, как правило, весьма несовершенным образом, и взятые на соседних участках образцы материалов одной и той же кладки могут в этом отношении сильно различаться между собой. Обычно гораздо более важные результаты дает изучение качественного состава.

Наличие тех или иных количественно незначительных, но характерных примесей, особенности строения зерен песка, их размер, цвет, степень обкатанности, а также иные, прочитываемые при изучении под микроскопом особенности могут служить свидетельством не только технологических различий, но и использования материалов, добытых в разных карьерах, что по большей части указывает на разновременность исследуемых образцов.

Шлифы после проведенного изучения обязательно должны сохраняться, так как по мере их накопления при исследовании многих памятников может быть создана своего рода картотека, которая позволит в дальнейшем проводить идентификацию материалов, использованных при работе на различных сооружениях в пределах одной территории.

Микроскопические исследования дают важные результаты при изучении не только растворов, но и естественного камня. Так, известняки разных месторождений, сходные по внешнему виду, могут сильно различаться между собой по микроструктуре, в частности, по составу образующих их известковых скелетов ископаемых организмов, хорошо выявляемых при петрографическом анализе. Иногда возможно разграничение разных слоев одного месторождения.

Окончательный вывод относительно идентификации различных участков кладки может быть сделан лишь на основе всего комплекса проводимых анализов. Правильность полученных результатов во многом зависит также от тщательности отбора образцов, которые во избежание случайных ошибок должны изыматься из бесспорных участков коренной кладки, а не из мест поздних ремонтов, и для каждого определяемого строительного периода в нескольких экземплярах.

Техническое состояние конструктивных элементов и, качество применяемых материалов устанавливают путем отбора проб и последующего лабораторного анализа. Образцы высверливают специальными бурами на наименее загруженных участках конструкции.

В металлических элементах определяют степень поражения коррозией.

Деревянные конструкции проверяют на загнивание и влажность по поверхности в теле элемента. Пробы подвергают анализу на грибок, гниль и плесень. При обнаружении этих дефектов устанавливают границы пораженных мест.

Наиболее близки к архитектурным исследованиям методы абсолютного датирования материалов, практикуемые в археологии, иногда, позволяющие прямо или косвенно установить возраст постройки или ее частей. В первую очередь имеет смысл подвергать абсолютному датированию искусственные материалы: строительные растворы, керамику и металл, а также древесину; определение геологического возраста использованных горных пород, естественно, в этом случае лишено смысла.

Наибольшее применение при изучении памятников архитектуры нашел дендрохронологический метод, позволяющий при благоприятных условиях датировать возраст употребленной в строительство древесины с точностью до одного года. Метод основан на изучении неравномерности роста годовых колец, вызванной изменчивостью погодных условий и других внешних факторов, и дающий сходную картину для всех деревьев одной породы на определенной территории.

Измерение под микроскопом толщины колец позволяет построить по ним график, причем у произраставших одновременно деревьев совпадают расположенные в сложной последовательности «пики» и «падения», образуя характерную и не повторяющуюся картину. По этой последовательности график, полученный путем промеров изучаемого образца, в принципе может быть соотнесен с вполне определенным участком другого графика.

Пользуясь разработанной для данной местности дендрохронологической шкалой, можно точно датировать каждый годовой слой древесины, а при сохранности на образце внешнего слоя – также и время рубки дерева. Поскольку отдельные образцы обладают не только общими чертами, но и теми или иными индивидуальностями, для гарантии результата должны быть соблюдены два условия. Во-первых, для каждого возрастного определения необходимо отобрать достаточное число образцов (рекомендуется не менее 10). Во-вторых, каждый из них должен иметь достаточное число годовых колец, чтобы построенный по нему график обладал требуемой представительностью (рекомендуется не менее 50).

Дендрохронологические исследования имеют особо большое значение при изучении памятников деревянного зодчества. Однако очень часто они могут быть применены для датировки каменных сооружений, имеющих в своем составе деревянные конструкции: сваи, деревянные связи, стропила, закладные колоды и т.п. Из всех существующих методов абсолютного датирования дендрохронологический наиболее применим к задачам изучения памятников архитектуры. В настоящее время он освоен в практике многих реставрационных организаций.

Возраст материалов органического происхождения может быть определен при помощи радиоуглеродного метода, в основе которого лежит точное измерение содержащихся в образцах продуктов распада радиоактивного изотопа углерода. Теоретически возможно привлечение его и для установления возраста растворов, поскольку углерод, входящий в состав вяжущего, поступает в его, как и в живые организмы, из воздуха в период схватывания; однако на практике всегда имеется вероятность присутствия в растворе остатков плохо обожженного известняка, а также известковой крошки, добавленной в качестве наполнителя, что резко искажает картину исследования. Но даже и при наличии органических остатков радиоуглеродным методом пока при реставрационных изысканиях не пользуются в силу небольшой степени его точности, обычно значительно превышающей разницу между строительными периодами, которые следует разграничить.